[发明专利]一种光波导出光扩瞳装置

说明书

本发明提供了一种光波导出光扩瞳装置，包括：微型显示系统、分离的光波导和光学镜片；其中微型显示系统用于产生携带显示图像的光束；光波导用于接收携带显示图像的光束，并对光束进行扩瞳；光学镜片用于接收扩瞳后的光束，并将光束聚焦到人眼成像。本申请中用于扩瞳的光波导和用于聚焦的光学镜片是分开的元件，相比于传统光波导扩瞳装置，本申请中的扩瞳装置提高了光瞳扩展效果，适用于采用激光扫描成像方式的AR显示，可以将光波导扩瞳部分旁置，减少传统扩瞳光波导光束耦合进/出机构及光波导内部器件对视线的阻挡，增加AR显示的透视性。

技术领域

本发明属于光学显示技术领域，尤其涉及的是一种光波导出光扩瞳装置。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，简称AR)，是在屏幕上将虚拟世界叠加在现实世界的一种显示技术。要实现AR显示，一般需要微显示屏、微电子系统和激光束扫描仪等提供显示图像，并加上棱镜、反射镜、光波导和自由曲面等光学器件组合而成的光学系统才能构成完整的AR显示系统。AR显示技术最常见的应用是AR眼镜，提供显示内容的光束，也就是入瞳光束直径往往只有几个毫米，不经处理的话人眼只能在很小范围观察到图像，体验度差，解决该问题的办法是出瞳扩展，也就是扩瞳。

传统的AR技术中直接以AR眼镜镜片作为光波导扩瞳装置，镜片包含了入瞳区和出瞳区，光机产生的图像耦合进波导的玻璃基底中，通过多次“全反射”将光传输到眼镜前方再释放出来。常见的光波导有几何光波导和衍射光波导，光线传输至少都包含入光耦合和出光耦合的过程，这些耦入/耦出机构会对光的透视性造成影响，这种影响就像镜片的雾度增加。另外，由于激光束发散角度小导致出瞳尺寸小，这种以AR眼镜镜片直接作为光波导扩瞳装置的方式难以直接应用于采用激光扫描成像方式的AR显示中。

因此，现有技术有待于进一步的改进。

发明内容

鉴于上述现有技术中的不足之处，本发明的目的在于提供一种光波导出光扩瞳装置，克服现有AR技术中以AR眼镜镜片直接作为光波导扩瞳装置，耦入/耦出机构会对光的透视性造成影响，且不适用于采用激光扫描成像方式的AR显示的缺陷。

本发明所公开的第一实施例为一种光波导出光扩瞳装置，其中，包括：微型显示系统、分离的光波导和光学镜片；其中，所述微型显示系统用于产生携带显示图像的光束；所述光波导用于接收携带显示图像的所述光束，并对所述光束进行扩瞳；所述光学镜片用于接收扩瞳后的所述光束，并将所述光束聚焦到人眼成像。

所述的光波导扩瞳装置，其中，所述光学镜片为眼镜镜片。

所述的光波导扩瞳装置，其中，所述微型显示系统包含激光器和微机电显示系统。

所述的光波导扩瞳装置，其中，所述微型显示系统为OLED显示屏，LCOS显示屏，LCD显示屏，MicroLED显示屏中的一种。

所述的光波导出光扩瞳装置，其中，所述光波导包括光波导本体，设置在所述光波导本体上的入光耦合机构和出光耦合机构；

所述入光耦合机构用于接收携带显示图像的光束，并将所述光束耦合入所述光波导本体；

所述光波导本体用于接收所述入光耦合机构耦合入的所述光束，并对所述光束进行多次全反射后出射至所述出光耦合机构；

所述出光耦合机构用于接收由所述光波导本体出射的所述光束，并将所述光束投射至所述光学镜片上。

所述的光波导出光扩瞳装置，其中，所述入光耦合机构由棱镜、反射镜和全息图中的一种或多种组合而成。

所述的光波导出光扩瞳装置，其中，所述出光耦合机构由全息图或倾斜的表面反射镜阵列中的一种或两种组合而成。

所述的光波导出光扩瞳装置，其中，所述光学镜片为曲面反射镜。